Диагностика вирусных болезней растений

Диагностика вирусных болезней растений – это сочетание различных этапов и приемов определения вида вируса, являющегося причиной изучаемого заболевания [1] .

Успешная борьба с вирозами невозможна без своевременного выявления заболевания и правильно идентификации вида вируса. Диапазон технологий, используемых для обнаружения и идентификации вирусов чрезвычайно широк. Современные методы диагностики являются усовершенствованными или модифицированными общепринятыми фитопатологическими методами, а также заимствуются из смежных областей науки (молекулярной биологии, биохимии, иммунологии). Разработка новых методов обнаружения и идентификации вирусов – постоянно развивающийся, активный процесс [3] .

Первый этап диагностики – определение вида растения.

Основные методы диагностики вирозов

Диагностические приемы, используемые при идентификации вируса, во многом отличаются от приемов, применяемых при работе с патогенами грибной и бактериальной природы. Это объясняется морфологическими и биологическими особенностями вирусов: ультрамикроскопическими размерами, отсутствием способности к размножению на искусственных питательных средах, способность заражать растения разнообразных ботанических семейств, антигенная активность и прочее [1] .

К основным методам диагностики фитовирусов относят:

• визуальный метод диагностики вирозов;
• установление инфекционность заболевания;
• иммунодиагностика вирозов, в том числе серологический метод иммунодиагностики вирозов и иммуноферментный анализ вирозов;
• методы молекулярно-биологической диагностики вирозов, в том числе метод молекулярной гибридизации, метод полимерной цепной реакции с обратной транскрипцией;
• метод растений-индикаторов;
• электронная микроскопия;
• анатомо-цитологический метод;
• метод включений[2][1] .

Методы диагностики делят на прямые (электронная микроскопия, метод включений) и косвенные (метод растений-индикаторов, серологический, люминесцентный анализ) [1] .

Наиболее результативными в вирусологии являются: метод растений-индикаторов, метод электронной микроскопии, серологический, метод включений, установление инфекционности посредством переносчиков (для вирусов, не передающихся механическим путем). В последнее время широко используются молекулярно-генетические методы (полимеразная цепная реакция (ПРЦ) [1] .

Часто для более точной диагностики применяют комплекс методов [1] .

Этапы диагностики

Диагностика основывается на данных об основных свойствах вируса и в определенной мере на наблюдении за развитием заболевания [1] .

Для диагностики вирусных болезней растений предлагается использовать 10 этапов:

1. Определение вида зараженного растения [1] .
2. Изучение симптомов заболевания [1] .
3. Оценка распространенности заболевания, условий его развития и характера распределения [1] .
4. Изучение инфекционности путем инокуляции сока, передача векторами, прививкой или повиликой [1] .
5. Инокуляция или прививка серии растений-индикаторов с целью определения круга растений-хозяев вируса и его выделения [1] .
6. Определение сохранения инфекционности сока после хранения, разведения и прогревания при различных температурах в течении 10 минут [1] .
7. Исследования с помощью электронного микроскопа [1] .
8. Серологическое тестирование [1] .
9. Изоляция, очистка, определение физико-химических свойств, приготовление антисыворотки[1] .
10. Инокуляция здоровых растений того же вида[1] .

Методический аспект мониторинга болезней зерновых культур Текст научной статьи по специальности « Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Горбунов Михаил Юрьевич, Маслов Юрий Александрович

Рассмотрена проблема отсутствия ГОСТов и законов о фитосанитарном мониторинге болезней зерновых культур. Определена проблематика использования методов оценки состояния больного растения, определения распространенности, интенсивности и развития болезни.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Горбунов Михаил Юрьевич, Маслов Юрий Александрович

METHODICAL ASPECT OF MONITORING DISEASES OF GRAIN CROPS

The problem of absence of state standard specifications and laws on phytosanitary monitoring of diseases of grain crops is considered. The perspective of use of methods of an assessment of a condition of a sick plant, determination of prevalence, intensity and illness development is defined.

Текст научной работы на тему «Методический аспект мониторинга болезней зерновых культур»

М. Ю. Горбунов, Ю. А. Маслов

МЕТОДИЧЕСКИЙ АСПЕКТ МОНИТОРИНГА БОЛЕЗНЕЙ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР

ФГБОУ ВПО «Курганская государственная сельскохозяйственная академия имени Т. С. Мальцева»

M. Yu. Gorbunov, Yu. A. Maslov METHODICAL ASPECT OF MONITORING DISEASES OF GRAIN CROPS Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education «Kurgan State Agricultural Academy by T. S. Maltsev»

Рассмотрена проблема отсутствия ГОСТов и законов о фито-санитарном мониторинге болезней зерновых культур. Определена проблематика использования методов оценки состояния больного растения, определения распространенности, интенсивности и развития болезни.

Ключевые слова: фитосанитарный, биологический, экологический мониторинг, фитофаги, методы учета болезней растений.

The problem of absence of state standard specifications and laws on phytosanitary monitoring of diseases of grain crops is considered. The perspective of use of methods of an assessment of a condition of a sick plant, determination of prevalence, intensity and illness development is defined.

Keywords: phytosanitary, biological, environmental monitoring, phytophags, methods of the accounting of diseases of plants.

Михаил Юрьевич Горбунов

Mihail Yurjevich Gorbunov

кандидат сельскохозяйственных наук,

Россия, 641300, Курганская область, Кетовский район, с. Лесниково, КГСХА E-mail: gorbunovmike@mail.ru

Юрий Александрович Маслов

Yuriy Aleksandrovich Maslov

Реализация эффективного почвенного плодородия в значительной степени определяется фитосани-тарным состоянием, как самих растений, так и участка занятого ими. В связи с этим правомерно возникает вопрос мониторинга болезней сельскохозяйственных растений, в частности зерновых культур, как наиболее распространенных в практике земледелия.

В настоящее время мониторинг болезней зерновых культур проводит ФГБУ «Россельхозцентр», находящийся в ведении Минсельхоза России (Федеральный закон от 16 июля 1998 г. № 101-ФЗ «О государственном регулировании обеспечения плодородия земель сельскохозяйственного назначения»).

Базовыми документами для проведения такой деятельности являются ГОСТ 20562-75 Карантин растений. Термины и определения (в настоящее время разрабатывается новый межгосударственный стандарт «Защита растений. Термины и определения»), ГОСТ 28420-89 Карантин растений. Методы энтомологической экспертизы продуктов запаса, Федеральный закон о семеноводстве от 17 декабря 1997 года № 149-ФЗ, Федеральный закон о техническом регулировании от 15 декабря 2002 г. № 184-ФЗ.

Данные документы содержат необходимую методическую информацию только для оценки семенного материала, тогда как оценка фитосанитарного состояния культур и земель не имеет методической

базы. Это приводит к сложностям при выборе методики параметрического описания фитопатогенного процесса.

При определении фитосанитарного состояния почв применяют методы флотации, влажного и механического просеивания, селективных питательных сред, биотестов на фитотоксичность и супрес-сивность, экспериментально определяют порог вредоносности при разном механизме передачи вредных организмов через почву. Общее фитосанитар-ное состояние агроэкосистем определяют по периодам формирования основных элементов структуры урожая методами учёта густоты всходов и их фитоса-нитарного состояния, поражения (повреждения) подземных и надземных органов растений, параметров основных элементов структуры урожая по пробным снопам перед уборкой.

В настоящее время начинает складываться экологический фитосанитарный мониторинг, в основе которого лежит эволюционно-экологический подход к рассмотрению стратегии и тактики жизненного цикла вредных организмов в сообществах агроэкосистем [1, 2]. Такая постановка вопроса является новой, так как пока не делается различий между биологическим и экологическим фитосанитарным мониторингом, хотя необходимость этого очевидна при экологически сбалансированном развитии земледелия и растениеводства.

Вестник Курганской ГСХА № 4, 2012 Агроном11я и афюкалоат 21

При биологическом мониторинге определяют преимущественно видовой состав, численность и, частично, вредоносность болезней, а при экологическом — жизненно важные тактики (Р, В, Т) жизненного цикла вредных организмов — групп экологических эквивалентов в экологических средах (почва, наземно-воздушная среда) агро- и частично естественных экосистем, фитосанитарное состояние подземных и надземных органов растений по периодам формирования элементов структуры урожая.

При биологическом фитосанитарном мониторинге численность фитофагов учитывается методом раскопки почвы. Поражение растений болезнями определяют по шкалам путём визуального осмотра органов растений, вскрытия стеблей, учёта погибших растений.

При экологическом фитосанитарном мониторинге определяют по существующим методикам здоровье почв, семян, подземных и надземных органов растений и, в целом, фитосанитарное неблагополучие наземно-воздушной среды, агроэкосистем, вычленяя норму, фи-тосанитарный риск, катастрофу, бедствие [1, 2].

В отсутствии единого государственного стандарта исследователи используют различные авторские методики в зависимости от своих предпочтений, материальной базы и сложившихся научных школ. В связи с этим по каждому фитопатогену возможно существование целой группы методик, которые рассматривают разные подходы к оценке степени поражения болезнью, её вредоносности, методам учета, прогнозированию и определению биологического и экономического порогов вредоносности. Наличие разнообразия методик приводит к невозможности сравнения данных различных авторов научных исследований, что существенно снижает научную ценность и не дает возможности адекватного использования в производстве.

Принципы учета болезней растений

Еще одним немаловажным аспектом повышения точности наблюдений за фитопатогенным процессом является снижение доли субъективного фактора при оценке параметров. При проведении фитопатологиче-ских исследований можно выделить два блока, обеспечивающих создание информационной базы. Это методы пробоотбора и методы анализа проб (отобранного материала). Методы пробоотбора имеют выраженный статистический, случайный характер, где доля субъективизма, как правило, минимальна.

Для оценки состояния больного растения необходимо иметь четкое представление о распространенности (частоте встречаемости) болезни, интенсивности (или степени) поражения растений и о развитии болезни. С целью определения распространения и сроков появления заболеваний наблюдения проводят в течение всей вегетации растений, приурочивая уче-

ты к основным фазам их развития. Для большинства болезней в точках учета берут пробы по 5-10 растений (150-200 на поле), которые анализируют в лаборатории. Распространение головневых заболеваний определяют на 1000-1500 растениях. Изреживание всходов от заплесневения семян и проростков или от корневых гнилей оценивают на отрезках рядков длиной 0,5 м, на которых подсчитывают число растений. Разница между количеством высеянных семян и семян, давших всходы, характеризует гибель проростков от болезней [3].

Методы анализа проб (отобранного материала) -наиболее субъективный момент всех фитопатологи-ческих исследований, так как в основе подавляющего большинства методов лежит визуальная оценка состояния растений и проявления патогена. В частности, исследователю необходимо ответить на вопрос: сколько растений в пробе имеют признаки проявления заболевания и какова его степень. Наиболее распространенные оценочные показатели и методы их расчета позволяют проиллюстрировать существующее положение дел [4].

Распространенность болезни — это отношение количества больных растений к их общему количеству в пробе. Выражают ее в процентах, вычисляя по формуле:

где Р — распространенность болезни (%); п — количество больных растений в пробах; N — общее количество растений (больных и здоровых) в пробах.

Болезни, вызывающие полную гибель растений или их продуктивных органов, характеризуются только этим показателем (например, гибель всходов от корневых гнилей или заплесневения семян, увядание, головня или спорынья зерновых культур).

Интенсивность или степень поражения растений — качественный показатель проявления болезни. Ее определяют по площади пораженной поверхности органов растений, покрытых пятнами, пустулами, или по степени проявления других симптомов заболеваний. Для оценки интенсивности поражения растений разработаны глазомерные условные шкалы: словесные, балльные, процентные, иллюстрационные, специфичные для каждого заболевания. Словесными шкалами пользуются при оценке таких заболеваний, когда невозможно определить проявление болезни в процентах. Словесная шкала имеет следующие градации: непораженные, слабо, средне и сильно пораженные растения. Эта шкала применяется для характеристики общего состояния посева. Более широко распространены балльные шкалы, когда степень развития болезни оценивается в баллах. Там, где можно установить площадь пораженной поверхности, применяется процентная шкала, которая может соответство-

вать балльной оценке, но выражается в процентах. Например, 0 — отсутствие поражения; 1 — поражение до 10 % поверхности; 3 — от 11 до 25 %; 5 — от 26 до 50 %; 7 — от 51 до 75 % и 9 — более 75 %. Повышение точности дает использование равноступенчатой процентной шкалы: 10, 20, 30 . 100 % [5]. Иллюстрационные шкалы очень полезны при оценке пораженно-сти растений многими болезнями. Они не только повышают надежность и сравнимость наблюдений, но и значительно облегчают и ускоряют оценку [6].

Рисунок 1 — Шкала Э. Э. Гешеле для учёта развития мучнистой росы, септориоза и других локальных заболеваний, %

Расчет средней интенсивности поражения больных растений С проводят по формуле:

где 2(а • Ь) — сумма произведений числа больных растений — а, на соответствующий балл или процент поражения — Ь;

п — число больных растений.

Распространенность и интенсивность поражения растений характеризуют степень устойчивости сортов к болезням. Процент пораженных растений показывает частоту встречаемости болезни на растениях данного сорта. Интенсивность размножения патогена в больных растениях также указывает на восприимчивость или устойчивость хозяина.

Развитие болезни отражает усредненную степень поражения делянки или всего поля. Рассматривая развитие болезни как интегральный показатель, расчет ведут по формуле.

где R — развитие болезни, баллы или %; 2(а • Ь) — сумма произведений числа больных растений — а, на соответствующий балл или процент поражения — Ь;

N — общее количество растений в пробах (больных и здоровых).

Выявление и учет развития болезней осуществляется в основном 3-4 раза в течение вегетации, начиная с периода полных всходов и до созревания. В

период всходы-кущение устанавливают, главным образом, пораженность растений и их гибель от почвенных патогенов. В период накопления вегетативной массы учитывают болезни, проявляющиеся на листьях и стеблях, а во время формирования урожая — еще и на колосе. Последовательность обследований планируется так, чтобы каждое заболевание было учтено при его максимальном проявлении.

Приведенные методики анализа пробоотбора демонстрируют субъективный характер и отсутствие единого подхода к параметрам точности качественной и смешанной оценки фитопатогенного процесса.

Выводы. Наличие разнообразия методик приводит к невозможности сравнения данных различных авторов научных исследований, что существенно снижает научную ценность и не дает возможности адекватного использования в производстве.

Наиболее распространенные методики анализа пробоотбора демонстрируют субъективный характер и отсутствие единого подхода к параметрам точности качественной и смешанной оценки фитопатоген-ного процесса.

Необходимо рассмотреть вопрос стандартизации методического обеспечения полевых исследований фитопатологии.

Будущее принадлежит новым методам оценки с привлечением беспристрастной компьютерной техники для получения цифрового аналитического материала и его анализа.

1 Чулкина В. А., Торопова Е. Ю., Стецов Г. Я. Фи-тосанитарный мониторинг вредных организмов как методологическая основа для разработки и совершенствования интегрированной защиты растений // Сибирский вестник с.-х. науки: Научный журнал. — 2010. — № 4. — С. 107-115.

2 Торопова Е. Ю., Стецов Г. Я., Чулкина В. А. Эпи-фитотиологические основы систем защиты растений: монография / под ред. В. А. Чулкиной. -Новосибирск: [б. и.], 2002. — 580 с.

3 Поляков И. Я., Персов М. П., Смирнов В. А. Прогноз развития вредителей и болезней сельскохозяйственных культур (с практикумом). — Л.: Колос, 1984. — 318 с.

4 Справочник агронома по защите растений / под ред. А. Ф. Ченкина, В. А. Захаренко. — 3-е изд. пе-рераб. и доп. — М.: Россельхозиздат, 1979. — 352 с.

5 Чумаков А. Е. Вредоносность болезней сельскохозяйственных культур. — М.: Агропромиздат, 1990. — 127 с.

6 Гешеле Э. Э. Методическое руководство по фи-топатологической оценке зерновых культур. -Одесса, 1971. — 179 с.

https://www.pesticidy.ru/dictionary/Diagnostics_of_viral_plant_diseases
https://cyberleninka.ru/article/n/metodicheskiy-aspekt-monitoringa-bolezney-zernovyh-kultur